時空是連續的？還是由無數細小顆粒組成的？
計算機模擬的宇宙混沌期。TNG
時空是什么？人類自有史以來其實就一直在探尋這個問題的答案。而到了現代，人類對時空本質認識的兩大支柱——廣義相對論和量子力學卻發生了矛盾。
廣義相對論認為時空是交織在一起的一張統一的網，是我們宇宙展示自己的一個四維舞臺。廣義相對論中的時空是連續的，是一個整體，找不到缺口。時空既是我們表演的舞臺，其本身也是一位表演者。時空的彎曲，能夠給我們帶來引力的體驗。
但是在量子力學里，時空卻有另一種面貌。量子力學統治著宇宙中的一切微小事物。量子力學認為，在我們日常體驗到的事物中，有許多并不是連續的。在量子力學里，自然界的很多東西都是由最小的單位組成的，都可以分成一份一份。能量、動量、自旋等，物質的許多特性無不如此。
在量子力學里，有許多我們熟悉的粒子，如電子、質子，它們無疑是不連續的，顆粒狀的，它們組成的東西無疑是可以被“分解”的。但在量子力學里，同時也存在一種量子場。這些存在于亞原子世界里的場是由粒子產生的，每一種粒子都有自己專屬的場，它們擴散在時空中。量子場的振蕩，讓我們體驗到了粒子。粒子之間的相互影響，是通過量子場進行的。而量子場是連續的。
假如我們將量子力學的概念擴展到時空本身，就會得到一個邏輯推論，即時空是不是也是不連續的？是顆粒化的？是不是也是由一個個最小單位組成的？時空是不是也可以像電腦屏幕上的影像一樣，分解為一個個像素？我們所體驗到的時空連續性，是不是一張由無數極小的點組成的網？我們日常體驗到的連續時空是否只是一種幻覺？
許多試圖將量子力學和廣義相對論統一在一起的假說——如弦論和環量子引力論等——都將時空視為是不連續的，是可分解的——盡管這些理論中的許多預言、解釋和含意仍然讓人難以理解。因此假如能夠找到時空是不連續的證據，就能從根本上改寫我們對現實的認識，物理學也將發生一場革命。
時空的不連續性如果有表現，一定是極不惹人注意的，否則我們早就發現了。許多理論認為假如時空是不連續的，那么光速也一定是不恒定的——它會隨光子所攜能量大小的變化而變化。光的能量越高，波長就越短。假如它的波長足夠短，時空的不連續性就能體現出來。這就像我們走路一樣，假如我們的步伐很大，就感覺不到路上的起伏；假如我們的步伐很小，就能體驗到路的不平。而對于光來說，它在時空之路上的步伐必須邁得極小，才能體驗到時空的不連續性。要讓光的步伐邁得足夠小，要讓它能夠體驗到時空之路的不平整，其所需要攜帶的能量，是我們當前最強實驗裝置所能提供的10億倍以上。
時空的本性，是物理學中的一座“圣杯”。而這可能也是歐空局一個新設想之所以被命名為“尋找圣杯（GrailQuest）”的一個原因。這個設想中的項目名稱，是“時空量子探索伽馬射線天文學國際實驗室（Gamma-ray Astronomy International Laboratory for Quantum Exploration of Space-Time）”的縮寫，現已被提交到了arXiv，即將接受同行評議。
為了探測不同能量的光子飛行速度是否不同，我們需要在宇宙中收集大量高能光子。而這正是“尋找圣杯”計劃希望做的。“尋找圣杯”計劃希望能夠發射大量小型的探測器——具體數量為多少，則取決于它們的個體究竟有多大——來持續監視來自天空的伽馬射線暴。伽馬射線暴是宇宙中最強大的暴發現象，它們能夠產生大量高能光子，也就是伽馬射線。這些伽馬射線穿越了幾十上百億光年后，被探測器捕獲。探測器能夠記錄下這些光子所攜帶的能量大小，并根據各個探測器在接收到伽馬射線信號過程中產生的時間差來發現光速的差異。
在足夠高的精度下，“尋找圣杯”計劃理論上能夠發現時空是否是不連續的。至少，這是正確的一步。首先這些光子擁有最高級別的能量；其次這些高能光子穿越了幾十上百億光年，有足夠多的時間將效應進行累積；最后探測器的結構足夠簡單，因此可以部署得很多，能夠盡可能多地覆蓋整個天空，對大量的伽馬射線爆發事件進行監視。
歐空局初步計劃在2035至2050年間發射這些探測器。假如“尋找圣杯”計劃屆時發現時空真的是不連續的，那么人類的物理學必將發生重大變革。
時空是“顆粒狀”的？這會永遠改變現實的本質（What If Space-Time Were 'Chunky'? It Would Forever Change the Nature of Reality），https://livescience/is-space-time-smooth-chunky.html
歐空局“航行2050”白皮書——“尋找圣杯”：在時空的褶皺中尋找時間和空間的微粒（ESA Voyage 2050 white paper -- GrailQuest: hunting for Atoms of Space and Time hidden in the wrinkle of Space-Time），https://arxiv.org/abs/1911.02154
